ES2904922T3 - Dispositivo de control, para herramienta motorizada y herramienta segura que comprende un dispositivo de control de este tipo - Google Patents

Dispositivo de control, para herramienta motorizada y herramienta segura que comprende un dispositivo de control de este tipo Download PDF

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ES2904922T3 ES18819326T ES18819326T ES2904922T3 ES 2904922 T3 ES2904922 T3 ES 2904922T3 ES 18819326 T ES18819326 T ES 18819326T ES 18819326 T ES18819326 T ES 18819326T ES 2904922 T3 ES2904922 T3 ES 2904922T3
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Abstract

Dispositivo de control para herramienta motorizada, que comprende: - una interfaz de control de funcionamiento (128), provista de un elemento de control (130) con accionamiento manual, que presenta una zona de apoyo manual (22), para un desplazamiento del elemento de control entre una posición de reposo y al menos una posición de funcionamiento, caracterizado por - una interfaz de medición de impedancia (131) de seguridad, que comprende un primer electrodo de contacto manual (132) y un segundo electrodo de contacto manual (134), eléctricamente aislados entre sí, y en el que los electrodos de contacto manual (132, 134) se proporcionan en el elemento de control (130) y se extienden sobre la superficie de apoyo manual (22) del elemento de control.

Description

DESCRIPCIÓN
Dispositivo de control, para herramienta motorizada y herramienta segura que comprende un dispositivo de control de este tipo
Campo técnico
La presente invención se refiere a un dispositivo de control para una herramienta motorizada y una herramienta segura que comprende tal dispositivo de control.
Por "dispositivo de control" se entiende un dispositivo que permite arrancar o detener la herramienta o modificar el funcionamiento de la herramienta durante su uso. La modificación del funcionamiento puede ser una modificación continua o discreta de una velocidad de rotación en el caso de una herramienta que presente un elemento activo giratorio. También puede tratarse, de una modificación de la posición relativa de todo o parte de un elemento activo. En el caso particular de una podadora eléctrica, se trata, por ejemplo, de la apertura y del cierre de la hoja de corte en el gancho de corte.
La modificación de funcionamiento también puede incluir una modificación de un modo de funcionamiento de la herramienta. Por ejemplo, para una podadora, puede tratarse de un paso de un modo de funcionamiento de cierre proporcional de la hoja, a un modo de funcionamiento por impulso de todo o nada.
La modificación del funcionamiento de la herramienta también puede ser una modificación de un calibre o de un rango de funcionamiento. Todavía con referencia a una podadora, se trata, por ejemplo, del control de una modificación de la distancia máxima de la hoja de corte con respecto al gancho de corte o del recorrido máximo de la hoja.
Se considera que la herramienta es segura cuando está provista de un dispositivo automático de parada de emergencia destinado a evitar una lesión a un usuario o, por lo menos, para limitar la gravedad de una lesión a un usuario en caso de contacto inesperado del usuario con un elemento activo de la herramienta.
El dispositivo de parada de emergencia se considera automático si la parada de emergencia se activa sin la intervención voluntaria del usuario, sino con la simple detección de una situación de riesgo de lesión.
La invención encuentra unas aplicaciones para máquinas herramienta como, por ejemplo, sierras circulares, o para herramientas eléctricas y en particular para herramientas de corte que tienen una hoja móvil o un elemento activo afilado o desafilado. La invención encuentra aplicaciones en particular para cizallas, podadoras, motosierras, sierras, amoladoras o taladros.
Estado de la técnica anterior
Los siguientes documentos ofrecen una ilustración del estado de la técnica en materia de aseguramiento de herramientas:
FR2 712837
FR2 779669
FR2 831 476
FR2 838998
FR2 846729
FR2 963081
FR3 001 404
EP2 490 865
EP2 825811
U S5025175
US7 365955
WO2012/025456
Estos documentos se refieren a máquinas y herramientas eléctricas provistas de un dispositivo de parada de emergencia para evitar que un usuario se lesione. En particular, el documento EP 2 825 811 divulga un dispositivo según el preámbulo de la reivindicación 1.
Las herramientas seleccionadas pueden ser, en particular, podadoras eléctricas sostenidas en una mano para cortar la vegetación. En este caso, los usuarios sostienen la podadora eléctrica con una mano y usan la segunda mano, libre, para manipular plantas cortadas o que se van a cortar. Existe entonces un riesgo de lesión cuando la mano que no está sujetando la podadora entra en las inmediaciones o en contacto con el elemento de corte durante el corte. En el caso de podadoras o cizallas, el elemento de corte, se presenta principalmente en forma de una hoja fija, o un gancho, y de una hoja giratoria. La hoja giratoria gira entre una posición abierta y una posición cerrada en el gancho, con efecto de cizallamiento entre la hoja giratoria y el gancho. El elemento de corte de ciertas podadoras también puede incluir dos hojas móviles que cooperan entre sí para lograr el efecto de corte cuando las hojas pasan de una posición abierta a una posición cerrada.
En el caso de taladros, amoladoras, sierras circulares o motosierras, el elemento de corte tiene partes de corte que giran alrededor de un eje o en traslación.
En el caso de máquinas herramienta tales como cizallas, trituradoras o sierras circulares, los elementos de corte tienen la forma de piezas de corte en rotación alrededor de un eje o en traslación con respecto a un bastidor fijo.
Se implementan diferentes medios para detectar la proximidad inmediata o el contacto de la mano con el elemento de corte. Se puede distinguir en particular los medios radioeléctricos, medios de detección de potencial en la hoja, medios capacitivos o incluso medios para medir la impedancia.
Los dispositivos de seguridad conocidos implementan guantes, zapatos o incluso una baliza, conectados eléctricamente al dispositivo de seguridad mediante un enlace de comunicación. El enlace puede ser un enlace por cable o eventualmente por vía herciana.
Cuando se usan guantes, los guantes están provistos de conductores eléctricos y su función es crear un circuito de medición entre el guante y el elemento de corte. De manera similar, se pueden utilizar zapatos conductores para crear un circuito de medición conectado a la tierra y que incluya el cuerpo del usuario.
El uso de balizas electrónicas, de guantes conductores, de zapatos conductores, o más generalmente de ropa conductora conectada eléctricamente a la herramienta de corte, permite detectar un contacto del usuario con el elemento de corte. Una parada de emergencia de la operación de corte, en respuesta a la detección del contacto de la ropa conductora con el elemento de corte, permite evitar o limitar la gravedad de una eventual lesión.
Sin embargo, los dispositivos de seguridad conocidos presentan cierto número de dificultades o inconvenientes para el usuario. Entre estas podemos destacar en particular:
- la incomodidad causada por un enlace con cable entre la ropa conductora y la podadora,
- un riesgo de seccionar el enlace con cable entre la ropa conductora y la podadora.
Solicitudes relacionadas
La invención incorpora un cierto número de características de las invenciones descritas en las solicitudes de patente FR 17/71254 y FR 17/71255 y a las que se hace referencia. Constituye una mejora.
Descripción de la Invención
La invención tiene como objetivo superar las dificultades encontradas con los equipos del estado de la técnica. También tiene como objetivo proponer la sustitución de un dispositivo de control existente por un dispositivo de control mejorado que integre a la vez funciones operatorias, por ejemplo, el control de un elemento activo y funciones de seguridad.
Otro objeto de la invención es proporcionar un dispositivo de control y una herramienta que incorpore el dispositivo de control que sea ergonómico y fiable en particular con respecto a las funciones de seguridad.
Para lograr estos objetivos, la invención propone más precisamente un dispositivo de control, para herramienta motorizada, que comprende:
- una interfaz de control de funcionamiento, provista de un elemento de control con accionamiento manual, que presenta una zona de apoyo manual para un desplazamiento del elemento de control entre una posición de reposo y al menos una posición de funcionamiento,
- una interfaz de medición de impedancia de seguridad que comprende un primer electrodo de contacto manual y un segundo electrodo de contacto manual, eléctricamente aislados entre sí.
Los electrodos de contacto manual se proporcionan en el elemento de control y se extienden sobre el área de apoyo manual del elemento de control.
El dispositivo de control puede estar destinado a controlar una herramienta motorizada y, en particular, una herramienta de corte motorizada.
Una primera interfaz del dispositivo de control es la interfaz de control de funcionamiento, es decir, una interfaz que gobierna el funcionamiento de la herramienta. La interfaz de control de funcionamiento puede ser una interfaz eléctrica en el sentido de que emite una señal eléctrica, modifica una señal eléctrica o modifica una propiedad eléctrica de un circuito de control, por ejemplo, una resistencia, una capacidad, una inductancia, o una frecuencia de una señal de un circuito de control. En una expresión muy simple de la interfaz de control de funcionamiento, esta se puede resumir como un interruptor que se puede utilizar para poner bajo tensión o cortar un circuito de alimentación eléctrica de un motor eléctrico. También puede incluir un atenuador, una resistencia variable o un condensador variable que permite generar una señal variable en función de un desplazamiento o de una posición del elemento de control de accionamiento manual. La interfaz de control también puede incluir un sensor óptico, por ejemplo, un sensor de distancia, que mide una posición del elemento de control y entrega una señal función de esta posición.
El elemento de control es parte de la interfaz de control de funcionamiento. Permite a un usuario agarrar los controles principalmente presionando el elemento de control o modificando la posición del elemento de control. El elemento de control puede tener la forma de un pulsador, en forma de gatillo de palanca o en forma de disparador, por ejemplo.
Aunque la interfaz de control de funcionamiento es preferentemente una interfaz eléctrica, también puede tratarse de una interfaz mecánica activa que actúe, por ejemplo, en la admisión de un motor de accionamiento térmico.
El desplazamiento del elemento de control se entiende esencialmente entre una posición de reposo, correspondiente a la parada de la herramienta y al menos una posición de funcionamiento, correspondiente, por ejemplo, al trabajo de la herramienta. El trabajo de la herramienta se comprende esencialmente como una puesta en movimiento de un elemento activo de la herramienta. Este aspecto se describe más adelante. Más precisamente, el elemento de control puede estar en una posición de parada o de reposo, en el que no se transmite ningún control y en el que una herramienta equipada con el dispositivo de control está parada o en espera. El elemento de control también puede estar en una o más posiciones de funcionamiento correspondientes a uno o más estados o modos de funcionamiento de la herramienta o a un funcionamiento proporcional de la herramienta, en el caso de un control proporcional a la amplitud de desplazamiento del elemento de control. A modo de ejemplo, un control proporcional puede gobernar una velocidad de rotación variable en el caso de un taladro o de una rebajadora. Un control proporcional también puede también gobernar una posición relativa de la hoja de corte de una podadora con respecto a un gancho de podar.
Se considera que el elemento de control es manual cuando está destinado a ser accionado con la mano, con un solo dedo, una pluralidad de dedos, o eventualmente con otra parte de la mano como la palma. La mano puede estar desnuda o cubierta total o parcialmente con un guante eléctricamente conductor, en particular al nivel de su contacto con el elemento de control.
La mención de la mano del usuario en el resto de la descripción no prejuzga si la mano está desnuda o cubierta con un guante conductor y no prejuzga la parte de la mano o del dedo que ejerce el control.
La zona de apoyo manual del elemento de control designa la parte o partes del elemento de control que entran en contacto con la mano del usuario cuando el usuario acciona el elemento de control. El accionamiento tiene lugar, por ejemplo, ejerciendo presión sobre la zona de apoyo del elemento de control.
Una segunda interfaz del dispositivo de control, distinta de la interfaz de control de funcionamiento, es la interfaz de medición de impedancia. Por interfaz de medición de impedancia se entiende una interfaz que permite medir o comparar una o más impedancias, y, por extensión, una o más características eléctricas función de una impedancia. Se trata, por ejemplo, de una impedancia óhmica y/o una tensión y/o una corriente que varía proporcionalmente a una impedancia. En particular, el primer y el segundo electrodo de la interfaz de medición de impedancia pueden formar parte del mismo circuito eléctrico o de dos circuitos eléctricos separados para establecer características eléctricas que se van a comparar. A continuación, se ofrece una descripción más detallada de las posibilidades de utilizar la interfaz de medición de impedancia.
De manera ventajosa, como los electrodos de contacto manual de la interfaz de medición de impedancia se extienden sobre el área de apoyo del elemento de control, es posible detectar la presencia de la mano de un usuario en contacto con la interfaz de medición de impedancia, simultáneamente con los dos electrodos de contacto manual, cuando el usuario acciona el elemento de control presionando sobre este elemento.
De manera accesoria, la interfaz de medición de impedancia puede comprender o puede estar asociada con al menos un guante eléctricamente conductor usado por un usuario del dispositivo de control. Por guante eléctricamente conductor se entiende un guante conductor en su conjunto o un guante que comprende una parte eléctricamente conductora asociada con una parte de la mano del usuario en contacto con el elemento de control. Se trata, por ejemplo, de un dedil eléctricamente conductor para un elemento de control asociado con un dedo de la mano. La naturaleza conductora del guante se entiende de la parte exterior del guante susceptible de entrar en contacto con la interfaz de medición de impedancia para reducir la impedancia del contacto con los electrodos de contacto manual de la interfaz de medición de impedancia. También se entiende de la parte interior del guante que entra en contacto con la mano del usuario. En este caso, la parte interior conductora y la parte exterior conductora están interconectadas eléctricamente entre sí para establecer contacto entre la mano del usuario y los electrodos de contacto manual. Preferentemente, y para establecer un buen nivel de contacto de baja impedancia entre la mano y el guante, se prefiere una gran superficie de contacto y la parte interior del guante puede ser completamente conductora. El guante conductor puede tener fibras metálicas conductoras (plata, acero inoxidable, níquel, ...) o a base de fibras de carbono, por ejemplo.
Volviendo al elemento de control, y de acuerdo con una posibilidad de realización ventajosa de este elemento, este último puede tener al menos uno de un primer relieve hueco y un separador eléctricamente aislante que comprende un material elegido entre un material absorbente de la humedad y un material hidrófobo, el primer relieve hueco, respectivamente el separador, extendiéndose sobre el área de apoyo manual, entre el primer electrodo de contacto manual y el segundo electrodo de contacto manual.
La función del primer relieve hueco, o del separador, es evitar la formación de un puente conductor entre el primer y el segundo electrodo debido a la probabilidad de que se acumule humedad en el elemento de control y, por lo tanto, distorsione la detección del contacto del usuario en la interfaz de medición de impedancia. La humedad que se puede acumular en el elemento de control puede provenir tanto del entorno circundante como de la transpiración del usuario. A título de ejemplo, cuando el dispositivo de control forma parte de una podadora, la humedad del elemento de control puede resultar del uso de la podadora en una vid o un huerto en savia, durante o después de una lluvia, o en plantas cubiertas de rocío.
En el caso de una fina película húmeda en el elemento de control, el o los relieves huecos pueden constituir una barrera contra la rotura de la película. En el caso de mayor humedad, el o los relieves huecos también pueden servir para atrapar la humedad por capilaridad o para constituir un canal o drenaje de evacuación de la humedad.
Para mejorar aún más la barrera de rotura de la película proporcionada por el primer relieve hueco, este puede ser un relieve con bordes angulares.
El elemento de control también puede incluir un separador capaz de absorber y luego drenar la humedad, o por el contrario capaz de repeler la humedad. Permite evitar una película de humedad y por tanto un contacto intempestivo de baja impedancia entre los dos electrodos de contacto manual en ausencia de contacto manual. El separador se puede proporcionar en lugar del relieve hueco, o además del relieve hueco, teniendo los mismos efectos.
El separador puede estar hecho de un material absorbente de humedad, por ejemplo, una cerámica porosa. El separador también puede estar hecho de un material hidrófobo como PVDF (polifluoruro de vinilideno), PTFE (politetrafluoroetileno), Teflón (politetrafluoroetileno) o una espuma de celdas cerradas hecha de materiales hidrófobos. Puede ser masivo o en forma de revestimiento superficial. El separador también se puede utilizar para constituir un espaciador entre los electrodos de contacto manual o un soporte para los electrodos de contacto manual.
Según una configuración preferida, en la que el elemento de control presenta una forma alargada, el primer y segundo electrodo de contacto manual, y dicho primer relieve hueco pueden extenderse longitudinalmente sobre el elemento de control.
El elemento de control se puede ejecutar de diferentes formas, puede incluir, por ejemplo, uno de entre un gatillo de palanca y un pulsador.
Según el caso, el accionamiento del elemento de control se puede hacer presionando el elemento de control para empujarlo hacia su base o para hacerlo girar, en el caso de una palanca giratoria.
Según una posibilidad de realización particular del elemento de control en el que el elemento de control es una palanca, el primer relieve hueco puede extenderse sobre una primera cara de la palanca que forma la zona de apoyo manual. La palanca puede incluir al menos un segundo relieve hueco que se extiende sobre una segunda cara de la palanca opuesta a la primera cara de la palanca.
El primer relieve hueco y el segundo relieve hueco pueden ser simples o divididos o en forma de varios relieves adyacentes, por ejemplo.
Según otra posibilidad de realización del elemento de control, en el que el elemento de control es una palanca, el primer relieve hueco puede incluir un rebaje que pasa a través de la palanca entre una primera cara de la palanca y una segunda cara de la palanca, opuesta a la primera cara de la palanca. El rebaje pasante puede permitir que la humedad fluya hacia una cara de la palanca sin incluir los electrodos, por ejemplo. El rebaje, también puede permitir detectar la presencia de la mano del usuario al nivel del elemento de control mediante un posible sensor óptico dispuesto enfrente de la segunda cara.
La primera cara de la palanca y la segunda cara de la palanca pueden ser, por ejemplo, caras paralelas al eje del pivote de la palanca. Una de las caras puede constituir o formar parte de la zona de apoyo del elemento de control, recibiendo así el dedo o la mano del usuario para accionar la palanca.
El elemento de control, ya sea un pulsador o una palanca, puede incluir un cuerpo central en un material eléctricamente aislante y recubrimientos en un material eléctricamente conductor unidos a los lados laterales del cuerpo central, los recubrimientos forman respectivamente el primer electrodo de contacto manual y el segundo electrodo de contacto manual.
Los flancos laterales del cuerpo central se consideran flancos paralelos a un plano de desplazamiento del elemento de control entre la posición de reposo y la posición de funcionamiento. El cuerpo central sirve para aislar eléctricamente, entre ellos, los recubrimientos metálicos y, por tanto, los electrodos de contacto manual. El cuerpo central también puede servir como soporte para los recubrimientos metálicos.
El elemento de control puede cargarse mediante un resorte de retorno que devuelve el elemento de control desde una posición de funcionamiento hacia la posición de parada cuando el usuario libera la presión ejercida sobre la zona de apoyo.
La invención también se refiere a una herramienta motorizada segura que comprende:
- un elemento activo eléctricamente conductor,
- un dispositivo de control aislado eléctricamente del elemento activo,
- un motor de accionamiento del elemento activo
- un dispositivo de monitorización con un comparador de características eléctricas, sensible al contacto de un usuario con el elemento activo,
- un dispositivo de parada de emergencia para el elemento activo, pilotado por el dispositivo de monitorización.
De conformidad con la invención:
- el dispositivo de control es conforme al descrito anteriormente,
- el motor de accionamiento del elemento activo se controla a través de la interfaz de control de funcionamiento del dispositivo de control y
- el dispositivo de monitorización comprende la interfaz de medición de impedancia de seguridad del dispositivo de control.
La herramienta puede ser una máquina herramienta o una herramienta portátil. Puede ser una herramienta de motor térmico o, preferentemente, de una herramienta de motor eléctrico. El dispositivo de parada de emergencia puede incluir varios elementos cuyas funciones son interrumpir la alimentación de energía al motor de accionamiento y/o frenar el motor de accionamiento y/o frenar el elemento activo y/o interferir con el elemento activo. La parada de emergencia también puede consistir en desencadenar un movimiento de emergencia antagónico que permita contrarrestar un movimiento normal del elemento activo y compensar la energía cinética de cualquier componente en movimiento. Los componentes en movimiento pueden ser los del elemento activo, del motor de accionamiento del elemento activo o de una transmisión que conecta el motor al elemento activo.
En particular, cuando el motor de accionamiento es un motor eléctrico, puede proporcionarse una tarjeta electrónica de control del motor para controlar las funciones de frenado electromagnético que utilizan el motor eléctrico. Un freno electromagnético también puede actuar sobre un volante del motor o incluso directamente sobre el elemento activo.
Todo o parte del elemento activo está hecho de un material eléctricamente conductor. Sin embargo, esto no prejuzga la presencia o ausencia de un posible revestimiento aislante en su superficie. Es probable que intervenga el elemento activo, como se describe a continuación, en el seguimiento del uso de la herramienta mediante el contacto óhmico o capacitivo del usuario con el elemento activo.
El elemento activo puede ser en particular un elemento de corte. Puede incluir una hoja de corte de una cizalla o de una podadora. El elemento activo también puede incluir el mandril de un taladro o de una rebajadora, equipados con un taladro o una fresa, llegado el caso.
El dispositivo de control de la invención tiene una doble función. Una primera función es una función de interfaz que permite al usuario agarrar los controles de funcionamiento de la herramienta. Pueden ser controles de todo o nada, tales como la puesta en funcionamiento de la herramienta, la activación de un modo de funcionamiento particular de la herramienta o el retorno de la herramienta a una parada o en un modo de espera. Los controles también pueden ser controles proporcionales que gobiernan, por ejemplo, una velocidad de rotación del motor de accionamiento y/o del elemento activo, o controles de desplazamiento proporcional de todo o parte del elemento activo.
El dispositivo de control también tiene una función de monitorización a través del dispositivo de monitorización de la herramienta que comprende la interfaz de medición de impedancia del dispositivo de control.
A continuación, se describen varias posibilidades de configuración del dispositivo de monitorización y de utilización de la interfaz de medición de impedancia.
Según una primera posibilidad, el dispositivo de monitorización puede incluir:
- un primer circuito eléctrico que comprende el primer electrodo de contacto manual, una primera impedancia eléctrica y el elemento activo, pudiendo cerrarse el primer circuito eléctrico, durante el contacto simultáneo del usuario con dicho primer electrodo de contacto manual y el elemento activo,
- un segundo circuito eléctrico que comprende el primer y el segundo electrodo de contacto manual, la primera impedancia eléctrica y una segunda impedancia eléctrica, pudiendo cerrarse el segundo circuito eléctrico durante un contacto simultáneo del usuario con el primer y el segundo electrodo de contacto manual,
- al menos un dispositivo de medición de una característica de impedancia del primer circuito eléctrico y una característica de impedancia del segundo circuito eléctrico,
- un comparador de la característica de impedancia del primer circuito eléctrico y de al menos una característica de umbral función de la característica de impedancia del segundo circuito eléctrico, estando conectado el comparador al dispositivo de parada de emergencia, para provocar una parada de emergencia si se cruza la característica de umbral.
Las expresiones "primera impedancia" o "segunda impedancia" indican respectivamente uno o más componentes electrónicos que pueden incluir un componente resistivo pero también un componente capacitivo y/o inductivo. En una realización preferida, la primera impedancia y la segunda impedancia pueden estar formadas cada una por un componente electrónico tal como una resistencia eléctrica de valor definido. La primera impedancia y la segunda impedancia presentan valores óhmicos fijos y conocidos.
Además, y en relación con el primer y el segundo circuito eléctrico, por "característica de impedancia" se entiende un valor de tensión, de corriente, un valor óhmico, o más generalmente una característica eléctrica ligada respectivamente a la impedancia del primer circuito eléctrico y del segundo circuito eléctrico. La característica de impedancia la establece el dispositivo de medición. La característica de umbral también puede ser un valor de tensión, de corriente o un valor óhmico función de la característica de impedancia del segundo circuito. En particular, puede ser proporcional a la característica de impedancia del segundo circuito eléctrico o igual a esta característica de impedancia.
El contacto simultáneo de la mano del usuario con el primer y el segundo electrodo de contacto manual de la interfaz de medición de impedancia permite conectar eléctricamente estos electrodos a través de la mano del usuario, con una impedancia correspondiente esencialmente a la suma de las impedancias de contacto entre la mano y cada uno del primer electrodo y del segundo electrodo de contacto manual.
Para garantizar un buen contacto físico y eléctrico, la mano del usuario que se utiliza para accionar el dispositivo de control puede llevar un guante eléctricamente conductor, al menos al nivel de las superficies de los guantes que miran hacia la zona de apoyo manual, reduciendo las impedancias de contacto. La siguiente descripción no prejuzga el uso o no de un guante conductor, y, como se ha indicado anteriormente, no prejuzga la parte de la mano que entra en contacto con los electrodos.
La mano del usuario tiene una parte diferente en contacto con cada uno de los electrodos de contacto manual de la interfaz de medición de impedancia y, por lo tanto, una impedancia de contacto que puede ser diferente con cada electrodo de contacto manual. Cada una de estas impedancias también depende del estado de la mano del usuario, de su presión sobre los electrodos, del estado de la superficie de los electrodos, de las condiciones ambientales y, por supuesto, del posible uso de guantes conductores.
Al despreciar la impedancia inherente de los electrodos de contacto manual de la interfaz de medición de impedancia y del cableado del dispositivo de monitorización, las impedancias de contacto de la mano con cada uno de los electrodos de contacto manual de la interfaz de medición de impedancia se encuentran en serie con la primera impedancia eléctrica y la segunda impedancia eléctrica en el segundo circuito eléctrico. Los valores de la primera y de la segunda impedancia eléctrica se conocen y se fijan durante la fabricación de la herramienta.
El dispositivo para medir una característica de impedancia del segundo circuito da un valor que caracteriza la suma de estas impedancias.
El primer circuito eléctrico, que comprende el primer electrodo de contacto manual, la primera impedancia eléctrica y el elemento activo conductor permanecen en un circuito abierto cuando el usuario toca la interfaz de medición de impedancia. Ahora bien, cuando está abierto, la impedancia total del primer circuito eléctrico es casi infinita, por lo tanto, necesariamente mayor que la impedancia del segundo circuito eléctrico.
Por otro lado, el primer circuito eléctrico está cerrado cuando el usuario toca simultáneamente el elemento activo eléctricamente conductor y el primer electrodo de contacto manual. En la continuación de la descripción, se considera, por simplificación, que el usuario toca el elemento activo de la herramienta con un dedo de la mano que no toca la interfaz de medición de impedancia. Sin embargo, la mención del dedo que toca el elemento activo no prejuzga la parte del cuerpo que puede tocar el elemento activo. El funcionamiento del dispositivo de seguridad de la invención es de hecho idéntico durante el contacto con otra parte del cuerpo del usuario, tal como la cara, el antebrazo, la pierna o la mano libre, con el elemento activo.
Cuando el primer circuito eléctrico se cierra por un contacto inesperado del dedo con el elemento activo, asociado con el contacto manual con el primer electrodo de contacto manual de la interfaz de medición de impedancia, la primera impedancia, la impedancia de contacto de la mano con el primer electrodo de contacto manual, la impedancia del cuerpo del usuario entre su mano en contacto con el primer electrodo de contacto manual y el dedo que toca el elemento activo, la impedancia de contacto del dedo con el elemento activo, y el elemento activo están conectados en serie en el primer circuito eléctrico.
Así, el dispositivo para medir una característica de impedancia del primer circuito eléctrico da un valor de la suma de estas impedancias.
Se estima que la impedancia de los electrodos, del cableado y la del elemento activo son insignificantes. El orden de magnitud de la impedancia corporal del usuario, entre su primera mano traída para tocar la interfaz de medición de impedancia y la otra mano traída para tocar el elemento activo, es también conocido. De hecho, está vinculado a la conductividad del cuerpo humano y presenta un valor de menos de diez mil ohmios. En cambio, la impedancia de contacto de la mano con el o los electrodo(s) de contacto manual, en el primer y en el segundo circuito eléctrico, así como el valor de la impedancia de contacto entre el dedo y el elemento activo pueden presentar una gran variabilidad y son muy a menudo mucho mayores que el valor de la impedancia del cuerpo del usuario, especialmente en caso de baja presión de contacto y de una piel de la mano con baja conductividad. Ahora bien, cuando el contacto del dedo con el elemento activo está cerca de un riesgo de lesión, el valor de la impedancia de contacto del dedo con el elemento activo se vuelve del mismo orden de magnitud o incluso menor que el valor de la impedancia del cuerpo del usuario.
En el caso particular en el que el elemento activo es una hoja de corte, el dedo presenta una elasticidad importante cuando la hoja entra en contacto con él y únicamente con una presión significativa la hoja puede cortar primero la epidermis del dedo provocando una lesión leve antes de efectuar una lesión grave al continuar el corte. En este último caso, de corte leve, como un rasguño en la epidermis, el valor de la impedancia de contacto entre el elemento activo, en este caso, la hoja de corte y las partes subcutáneas del cuerpo son mucho más bajas que el valor de la impedancia del cuerpo humano.
Por lo tanto, se deduce de esto que el valor de la impedancia de contacto al nivel del elemento activo en caso de contacto serio es menor que el valor de la impedancia del cuerpo humano. La detección de una impedancia de este orden de magnitud permite identificar con una probabilidad muy alta la existencia de un contacto instantáneo e indeseado del usuario con el elemento activo.
No ocurre lo mismo con la impedancia de contacto de la mano del usuario que toca la interfaz de medición de impedancia. Esta impedancia de contacto puede variar en mayores proporciones. De hecho, la simple medición de la característica de impedancia del primer circuito no permite por sí sola identificar la existencia de un contacto entre el usuario y el elemento activo.
Tan pronto como haya una leve lesión en el elemento activo, la impedancia de contacto cae muy rápidamente a un valor más bajo que la impedancia del cuerpo humano y cae aún más cuando hay un corte o una lesión profunda para alcanzar un valor muy bajo de unos pocos cientos de ohmios. La impedancia de umbral característica de tal contacto, teniendo en cuenta su bajo valor global y, en cualquier caso, estimado en un orden de magnitud inferior a la impedancia del cuerpo humano, está en gran parte enmascarada por posibles variaciones en la impedancia de contacto entre la mano del usuario y el primer electrodo de contacto manual de la interfaz de medición de impedancia. Por tanto, la existencia de un riesgo de contacto en el elemento de corte no puede caracterizarse de forma suficientemente fiable mediante una simple medición de la característica de impedancia del primer circuito.
Por tanto, es importante el establecimiento de un valor umbral que permita establecer la certeza de un contacto entre el dedo del usuario y el elemento activo y que permita evitar variaciones en la característica de contacto entre la mano del usuario y la interfaz de medición de impedancia.
Esto tiene lugar, de conformidad con la invención, estableciendo una característica de umbral a partir de la característica de impedancia del segundo circuito. Por tanto, es posible comparar la impedancia del primer circuito eléctrico con la de la segunda impedancia, liberándose de la influencia de la impedancia de contacto de la mano con los electrodos de contacto manual de la interfaz de medición de impedancia y en particular de la impedancia de contacto de la mano con el primer electrodo de contacto manual. En el caso de un paso de un valor de impedancia alto del primer circuito eléctrico hacia un valor inferior al umbral determinado a partir de la medición realizada en el segundo circuito eléctrico, se determina entonces la existencia de un riesgo de contacto muy alto entre el usuario y el elemento activo. Entonces se activa el dispositivo de parada de emergencia.
Entonces, y como se ha mencionado anteriormente, la característica de umbral se establece en función de la característica de impedancia del segundo circuito eléctrico que sirve como circuito de referencia.
La impedancia del segundo circuito eléctrico es igual a la suma de la primera impedancia, de la segunda impedancia y de las impedancias de contacto manual en los electrodos de contacto manual. La suma de la primera impedancia y la segunda impedancia se establece preferentemente en un valor mayor que la suma de una impedancia estimada del cuerpo del usuario y de una impedancia estimada de contacto con el dedo en el elemento activo sin lesión grave. Por ejemplo, expresando las impedancias y las características de la impedancia en ohmios (O), el valor acumulativo de la primera y de la segunda impedancia se puede elegir para que sea superior a 20 kO, y preferentemente superior a 100 kO. Se estima que la impedancia del cuerpo y la impedancia de contacto del dedo son inferiores a 10 kO cada una. Esta es aún más débil cuando la mano del usuario que toca la interfaz de medición de impedancia lleva un guante conductor. En tal caso, y en ausencia de contacto del dedo con el elemento activo, la impedancia del primer circuito es casi infinita y significativamente mayor que 20 kO o 100 kO. La elección de una impedancia más alta que la resultante de una lesión permite asegurar aún más el dispositivo y evitar una lesión, incluyendo una lesión leve.
Cuando el dedo entra en contacto con el elemento activo, la impedancia del cuerpo del usuario y del contacto de su dedo con el elemento activo, en el primer circuito eléctrico es entonces menor que el valor de impedancia de la suma de la primera y de la segunda impedancia eléctrica del segundo circuito eléctrico. Por lo tanto, la característica de impedancia medida del primer circuito eléctrico se vuelve inferior a la característica de impedancia de umbral o, por lo menos cruza la característica de umbral. Se recuerda que las características de impedancia medidas se pueden expresar en forma de una tensión, de una corriente o de un valor óhmico. Según el caso, el valor de umbral se cruza cuando la característica de impedancia del primer circuito pasa de un valor mayor que la característica de umbral a un valor menor que la característica de umbral (en el caso de la tensión o de la impedancia) o al pasar de un valor menor que la característica de umbral a un valor superior a la característica de umbral (en el caso de la corriente).
Conviene tener en cuenta que los valores de la primera impedancia y de la segunda impedancia eléctrica no son necesariamente mayores que un valor estimado de la suma de la impedancia del cuerpo del usuario y de la impedancia de contacto con el dedo. De hecho, al elegir una característica de umbral en función de la característica de impedancia del segundo circuito, y en particular proporcionalmente a esta característica de impedancia, es posible ajustar la característica de umbral con un coeficiente de proporcionalidad para optimizar la seguridad de la herramienta.
Según realizaciones preferidas, también se pueden seleccionar una o más de las siguientes características:
- la segunda impedancia eléctrica tiene un valor óhmico superior a 20 kO, y preferentemente superior a 100 kO.
- la primera impedancia eléctrica tiene un valor óhmico igual al de la segunda impedancia eléctrica.
- la primera impedancia eléctrica y la segunda impedancia eléctrica son puramente resistivas.
En particular, la primera impedancia eléctrica puede tener un valor óhmico igual al de la segunda impedancia eléctrica y mayor que un valor de 20 kO, y la primera característica de umbral puede elegirse igual a la característica de impedancia del segundo circuito.
La medición de la característica de impedancia del primer circuito eléctrico y la medición de la característica de impedancia del segundo circuito eléctrico no son necesariamente concomitantes sino que pueden alternarse en función de las activaciones del elemento activo, y en particular, de las activaciones de corte de una podadora. El hecho de alternar las mediciones permite, en particular, utilizar un único dispositivo de medición para medir las características de impedancia de los dos circuitos.
En este caso, el segundo circuito eléctrico puede incluir un interruptor, estando pilotado el interruptor por la interfaz de control de funcionamiento para abrir el segundo circuito durante una activación de funcionamiento, y para cerrar el segundo circuito en ausencia de una activación de funcionamiento, estando configurado el dispositivo de medición para medir una característica de impedancia del primer circuito eléctrico cuando el segundo circuito está abierto y para medir una característica de impedancia del segundo circuito eléctrico cuando el segundo circuito está cerrado.
El término "interruptor" se entiende funcionalmente en el presente documento. Puede ser un interruptor electromecánico o un interruptor de transistor que pasa de un estado conductor a un estado bloqueado y viceversa.
Se considera que el interruptor está controlado por la interfaz de control de funcionamiento cuando su apertura está subordinada mecánica o eléctricamente al accionamiento del elemento de control.
El control de funcionamiento en cuestión aquí puede ser en particular un control de corte cuando el elemento activo es un elemento de corte.
En el caso de una medición alterna de la característica de impedancia del primer circuito eléctrico y de la característica de impedancia del segundo circuito eléctrico, el valor umbral, que es una función de la característica de impedancia del segundo circuito eléctrico se puede modificar y actualizar a intervalos de tiempo regulares y/o en cada nueva medición de esta característica de impedancia.
Además, la herramienta puede incluir una memoria de conservación para mantener la característica de umbral. La memoria se puede actualizar para cada nueva medición y el valor almacenado se suministra al comparador.
Como se ha mencionado previamente, el dispositivo de medición no mide necesariamente una impedancia del primer y segundo circuito, sino al menos una característica de impedancia, es decir, una característica ligada a la impedancia. En particular, el dispositivo de medición puede comprender una fuente de corriente eléctrica en serie con el primer y el segundo circuito eléctrico y al menos uno de:
- un voltímetro conectado en paralelo a los terminales de la primera impedancia,
- un amperímetro o un ohmímetro conectado en serie con la primera impedancia.
En este caso, la tensión leída por el voltímetro o la intensidad de la corriente leída por el amperímetro o la impedancia leída por el ohmímetro pueden usarse como características de impedancia.
La característica de umbral se puede establecer de una manera comparable a una tensión, una impedancia o una corriente umbral.
El cierre del primer circuito eléctrico por un contacto con el dedo en el elemento activo provoca, llegado el caso, un aumento en la corriente que fluye a través del primer circuito, una disminución de la tensión a través de la primera impedancia o una disminución de la característica de impedancia y, por lo tanto, un cruce de la característica de umbral.
Según una realización mejorada, la fuente de corriente eléctrica del dispositivo de medición puede ser una fuente de corriente alterna. Se trata, por ejemplo, de una fuente con una frecuencia alterna de 10 kHz. El uso de una fuente de corriente alterna permite prever la implementación de la invención con una herramienta cuyo elemento activo, conductor, estaría cubierto con un revestimiento aislante, en particular para prevenir la corrosión. Éste puede ser el caso, por ejemplo, cuando la hoja de una podadora está cubierta con un fino revestimiento de PTFE para facilitar su deslizamiento sobre la contra hoja durante el corte. El contacto del dedo con el elemento activo sería en este caso un contacto principalmente capacitivo.
La siguiente descripción se refiere a otra posibilidad de configuración del dispositivo de monitorización y de utilización de la interfaz de medición de impedancia. Según esta otra posibilidad de configuración, el dispositivo de monitorización puede incluir:
- un circuito eléctrico de monitorización que comprende el primer electrodo de contacto manual de la interfaz de medición de impedancia y el elemento activo, el circuito eléctrico de monitorización pudiendo estar cerrado, durante el contacto simultáneo del usuario con dicho primer electrodo de contacto manual y con el elemento activo, - un generador eléctrico de una corriente de monitorización en el primer circuito eléctrico,
- un dispositivo de medición de una tensión de monitorización entre el elemento activo y el segundo electrodo de contacto manual,
- un comparador de al menos una característica eléctrica de monitorización función de la tensión de monitorización y de una característica eléctrica de umbral función de un valor de impedancia que aumenta un valor de impedancia de conducción del cuerpo humano, estando el comparador conectado al dispositivo de parada de emergencia para provocar una parada de emergencia cuando la característica eléctrica de monitorización cruza la característica eléctrica umbral.
El dispositivo de medición de una tensión de monitorización entre el elemento activo y el segundo electrodo de contacto manual de la interfaz de medición de impedancia puede ser, preferentemente, un dispositivo de medición de alta impedancia, como un voltímetro. Su impedancia interna es varios órdenes de magnitud mayor que las impedancias involucradas en el circuito eléctrico de monitorización, para no perturbar la corriente que circula en el circuito eléctrico de monitorización. Se trata, por ejemplo, de una impedancia interna superior a 10 MQ. La tensión de monitorización se mide con respecto al potencial del elemento activo correspondiente, preferentemente al potencial de masa de la herramienta. También se puede medir o determinar con respecto a un potencial fijo con respecto a la masa o con respecto al elemento activo.
La característica eléctrica de monitorización puede ser una característica que se puede expresar como una tensión, una corriente, un valor de impedancia o incluso un valor de conductancia. Se establece a partir de la tensión de monitorización, en aplicación de la ley de Ohm.
Lo mismo ocurre con la característica de umbral, que se establece a partir de la impedancia de conducción del cuerpo humano y, en particular, un valor que aumenta un valor de impedancia del cuerpo humano. También se puede establecer en forma de una tensión, una corriente, un valor de impedancia o un valor de conductancia, en aplicación de la ley de Ohm y de un valor de impedancia del circuito eléctrico.
Las diferentes formas de expresión de la característica eléctrica de monitorización y de la característica eléctrica de umbral se explican en el resto de la descripción.
El circuito eléctrico de monitorización comprende, como se ha mencionado anteriormente, el primer electrodo de contacto manual y el elemento activo eléctricamente conductor. Se cierra cuando el usuario toca repentinamente el primer electrodo de contacto manual de la interfaz de medición de impedancia de la herramienta y el elemento activo.
Por simplificación, siempre se considera que el usuario toca el primer electrodo de contacto manual de la interfaz de medición de impedancia con una de sus manos, y que toca el elemento activo con un dedo de la otra mano, que corre el riesgo de resultar herido. Sin embargo, esta elección no implica ninguna limitación en cuanto a la parte del cuerpo que toca el elemento activo.
De este modo, cuando el usuario toca simultáneamente el primer electrodo de contacto manual de la interfaz de medición de impedancia y el elemento activo, varias impedancias se encuentran en serie en el circuito de medición entre el primer electrodo de contacto manual y el elemento activo. Se trata:
- de la impedancia de contacto de la mano con el primer electrodo de contacto manual, indicada Zm1
- de la impedancia del cuerpo del usuario, entre la mano que toca el primer electrodo de contacto manual y el dedo de la otra mano, indicada Zc, y
- de la impedancia de contacto entre el dedo y el elemento activo, indicada Zd.
Por otro lado, en el caso particular donde la herramienta es una podadora, se indica Zv, la suma de la impedancia de la vegetación, por ejemplo, la de los sarmientos de vid y de la impedancia de contacto del dedo, o más generalmente de la mano, sobre la vegetación o un objeto sostenido por la mano libre del usuario y cortados por el elemento activo, en este caso las hojas. El objeto sostenido puede ser, si procede un alambre de enrejado. Para otras herramientas la magnitud Zv caracteriza la impedancia del material cortado o mecanizado asociado con el contacto de los dedos con este material, en el caso de que este material sea tocado por la mano libre del usuario.
Al despreciar los valores de impedancia específicos del primer electrodo de contacto manual y del elemento activo, la impedancia total indicada Zt del circuito de monitorización eléctrico puede tomar tres valores:
- un valor infinito Zt= ~, cuando no se toca el elemento activo,
- un valor Zt=Zmi+Zc+Zd cuando el dedo toca el elemento activo,
- un valor Zt= Zmi+Zc+Zv cuando el material sostenido por la mano libre toca el elemento activo.
El orden de magnitud del valor de la impedancia Zc el cuerpo del usuario, entre su primera mano que toca la interfaz de medición de impedancia y su dedo de la otra mano que puede tocar el elemento activo, se puede evaluar fácilmente. Se trata de la conductividad del cuerpo humano, cuya impedancia es inferior a diez mil ohmios. El valor de la impedancia Zmi de contacto de la mano con el primer electrodo de contacto manual, así como el valor de la impedancia de contacto Zd entre el dedo y el elemento de corte, o la impedancia Zv que comprende la impedancia intermedia de un material en contacto con el elemento activo pueden presentar una gran variabilidad y, con frecuencia, son mucho mayores que el valor de la impedancia del cuerpo del usuario, especialmente en caso de baja presión de contacto con una parte de piel de la mano con baja conductividad.
En la continuación de la descripción, se hace referencia únicamente al contacto directo del dedo con el elemento activo. En efecto, la situación del contacto del dedo con un material intermedio no genera ningún riesgo para el usuario. Eventualmente puede activar el dispositivo de parada de emergencia cuando un valor de impedancia Zv está cerca de Zd, es decir cuando el material intermedio es un buen conductor eléctrico.
Sin embargo, cuando el contacto del dedo con el elemento activo está cerca de un riesgo de lesión, el valor de la impedancia de contacto del dedo Zd puede evaluarse como del mismo orden de magnitud o incluso como inferior al valor de la impedancia Zc del cuerpo del usuario. Se puede hacer referencia, a este respecto, a la descripción que antecede.
Se estima nuevamente, que el valor de la impedancia de contacto al nivel del elemento activo en caso de contacto serio es menor que el valor de la impedancia del cuerpo humano. La detección de una impedancia del orden de magnitud de la impedancia del cuerpo humano permite identificar con una probabilidad muy alta la existencia de un contacto instantáneo e indeseado del usuario con el elemento activo.
No ocurre lo mismo con la impedancia de contacto Zmi entre la mano del usuario y el primer electrodo de contacto manual, cuyo valor puede variar en mayores proporciones, y de hecho enmascarar la ocurrencia de un contacto entre el dedo del usuario y el elemento activo.
El dispositivo de medición de la invención permite prescindir de la impedancia de contacto Zmi entre la mano del usuario y el primer electrodo de contacto manual. Esto se lleva a cabo midiendo una tensión en el segundo electrodo de contacto manual de la interfaz de medición de impedancia. El segundo electrodo de contacto manual de la interfaz de medición de impedancia se conecta al primer electrodo de contacto manual a través de la mano del usuario que toca la interfaz de medición de impedancia. Por tanto, los electrodos de contacto manual están conectados por dos impedancias potencialmente altas en serie. Se trata de la impedancia Zmi de contacto de la mano con el primer electrodo de contacto manual y una impedancia Zm2 de contacto de la mano con el segundo electrodo de contacto manual de la interfaz de medición de impedancia. Por tanto, también se considera que el segundo electrodo de contacto manual está conectado a la impedancia del cuerpo del usuario por la impedancia de contacto de la mano con el segundo electrodo de contacto manual. Debido a la alta impedancia interna del dispositivo de medición de tensión, la tensión Ve2 medida en el segundo electrodo de contacto manual, o más precisamente, la diferencia de potencial entre este electrodo y la masa de la herramienta es sustancialmente igual a una diferencia de potencial Vc que se mediría en un punto ficticio interno de la mano del usuario denominado C y el elemento de corte conectado a la masa de la herramienta. De hecho, circula una corriente cero o casi cero entre este punto ficticio interno y el segundo electrodo de contacto manual de la interfaz de medición de impedancia, asegurando la cuasi igualdad de los potenciales Ve2 y Vc, estas dos tensiones se pueden considerar como constituyendo la tensión de monitorización. La función del generador eléctrico de una corriente de monitorización es hacer que una corriente de monitorización circule a través del circuito de monitorización ls, cuando el circuito de monitorización está cerrado, es decir, durante un contacto, directo o indirecto, del usuario con el elemento activo.
El generador eléctrico puede incluir, por ejemplo, una fuente de corriente. También puede incluir una fuente de tensión. La fuente de corriente o la fuente de tensión se pueden conectar en serie en el circuito de monitorización.
El generador eléctrico de la corriente de monitorización puede disponer de una alimentación autónoma, por ejemplo, una batería eléctrica. También se puede alimentar energía mediante una fuente de alimentación eléctrica, por ejemplo, una batería de alimentación, de la herramienta, cuando la herramienta es una herramienta provista de un motor de accionamiento eléctrico.
Cuando el generador eléctrico incluye una fuente de corriente, se conoce la intensidad de la corriente cuando el circuito está cerrado. Entonces corresponde a la intensidad de la corriente de monitorización Is.
La herramienta también puede incluir, en serie en el circuito eléctrico una impedancia de ajuste eléctrico que presenta un valor de impedancia predeterminado y conocido Z1 así como un dispositivo para medir una tensión V1 en los terminales de la impedancia eléctrica de ajuste. La medición de esta tensión también permite conocer la intensidad de la corriente de monitorización Is. De hecho, la corriente de monitorización ls es igual a la relación entre la tensión medida en los terminales de la impedancia eléctrica de ajuste y el valor de la impedancia eléctrica de ajuste:
Is = V1 / Z1
La elección del valor de la impedancia de ajuste Z1, puede influir en la intensidad de la corriente que fluye en el circuito de monitorización. Sin embargo, no es crítica, su función es esencialmente determinar la intensidad de la corriente de monitorización. Por ejemplo, el valor de la impedancia de ajuste se puede elegir entre 10 y 200kO.
El dispositivo de medición es, por ejemplo, un voltímetro, y en particular un voltímetro integrado en una tarjeta electrónica que comprende además el comparador.
Por tanto, es posible conocer la impedancia Z acumulada del cuerpo del usuario a partir de la medición de Ve2 y de la corriente de monitorización ls que circula en el circuito eléctrico de monitorización.
Se tiene:
Z = Zc Zd
y
Ve2= Is x Z.
Es decir:
Z=Ve2/ Is
Esta impedancia se puede comparar con un valor de impedancia umbral Zumbral que aumenta el valor de impedancia Zc del cuerpo humano, y preferentemente que aumenta en un factor de 3 el valor de impedancia Zc del cuerpo humano. En particular, el valor que aumenta la impedancia del cuerpo humano puede elegirse para que sea igual a 20 k0, y preferentemente superior a 100 k0.
La característica eléctrica de monitorización puede ser una de las siguientes:
- una tensión igual a la tensión de monitorización, o función de la tensión de monitorización, siendo la característica eléctrica umbral igual al producto del valor de impedancia que aumenta un valor de impedancia de conducción del cuerpo humano y de la corriente de monitorización,
- un valor de impedancia función de la tensión de monitorización y de la corriente de monitorización, siendo la característica de umbral un valor de impedancia función del valor de impedancia que aumenta un valor de impedancia de conducción del cuerpo humano,
- una relación entre la tensión de monitorización y la corriente de monitorización, siendo la característica de umbral igual al valor de impedancia que aumenta un valor de impedancia de conducción del cuerpo humano.
Como se ha indicado más arriba, la característica eléctrica de monitorización puede ser una tensión función de la tensión de monitorización y la característica eléctrica umbral puede ser una tensión umbral función del valor de impedancia Zumbral que aumenta el valor de impedancia de conducción del cuerpo humano y de la corriente de monitorización.
En el caso particular donde la característica eléctrica de monitorización es igual a la tensión de monitorización Ve2, la característica eléctrica umbral puede ser igual a una tensión Vumbral igual al producto del valor de impedancia que aumenta un valor de impedancia de conducción del cuerpo humano y de la corriente de monitorización.
Se compara en este caso VE2 y Vumbral donde
Vumbral = Zumbral x ls
Cuando Ve2> Vumbral el funcionamiento de la herramienta es normal.
Cuando VE2<Vumbral o Ve2= Vumbral, se activa el dispositivo de parada de emergencia.
Cuando la característica eléctrica de monitorización es un valor de impedancia que es una función de la tensión de monitorización y de la corriente de monitorización, la característica de umbral es un valor de impedancia función del valor de impedancia Zumbral que aumenta un valor de impedancia de conducción del cuerpo humano.
En particular, la característica eléctrica de monitorización puede ser igual a una impedancia Z igual a la relación entre la tensión de monitorización y la corriente de monitorización, y la característica de umbral puede ser igual al valor de impedancia Zumbral que aumenta un valor de impedancia de conducción del cuerpo humano.
En este caso, cuando Z> Zumbral, el funcionamiento de la herramienta es normal.
Por otro lado, cuando Z <Zumbral Z=Zumbral, se activa el dispositivo de parada de emergencia.
También se pueden conservar otras características de monitorización y de umbral, tales como funciones afines de las magnitudes mencionadas anteriormente. Todavía es posible comparar conductancias.
La comparación entre la impedancia Z y la impedancia Zumbral, o, como se ha mencionado previamente, la comparación de la tensión de monitorización Ve2 con una tensión Vumbral, o incluso, de forma más general, la comparación de otra característica eléctrica de monitorización, función de la tensión de monitorización, con una característica eléctrica de umbral, función de una impedancia que aumenta la impedancia del cuerpo humano, se realiza por el comparador.
A tal efecto, el valor Zumbral, el valor Vumbral, o más generalmente el valor de una característica eléctrica de umbral función de una impedancia que aumenta la impedancia del cuerpo humano, se puede almacenar en una memoria conectada al comparador. Los valores de umbral contenidos en la memoria se pueden fijar cuando se fabrica la herramienta. También se puede proporcionar acceso a la memoria para modificar los valores de umbral con el fin de modificar, en caso de necesidad, la sensibilidad de la activación del dispositivo de parada de emergencia.
Cuando el generador eléctrico incluye una fuente de corriente, esta se puede conectar en paralelo con la impedancia de ajuste, conectada en serie en el circuito eléctrico de monitorización. Como se ha mencionado anteriormente, entonces, la ley de Ohm permite determinar el valor ls de la corriente que circula en el circuito de monitorización.
El generador eléctrico puede ser un generador de corriente alterna o un generador de corriente continua. Un generador de corriente alterna presenta, por ejemplo, una frecuencia de funcionamiento de 10 kHz. Como se ha indicado anteriormente, el uso de una corriente de monitorización alterna permite que el dispositivo funcione cuando el elemento está activo, conductor, está cubierto con una fina capa de aislamiento eléctrico.
De manera accesoria, la herramienta de corte puede tener una impedancia de conexión a masa, un valor que excede en varios órdenes de magnitud el valor de impedancia que aumenta el valor de impedancia del cuerpo humano, la impedancia de puesta a tierra conecta eléctricamente el segundo electrodo de contacto manual al elemento activo. En este caso, la herramienta se puede configurar para provocar además uno entre una parada de emergencia y un apagado, cuando la tensión de monitorización medida por el dispositivo de medición es cero. La impedancia de conexión a masa permite evitar un potencial flotante del segundo electrodo de contacto manual. Su valor es muy alto, por ejemplo, de varios millones de ohmios, para no introducir ninguna corriente significativa en el segundo electrodo de contacto manual y, por lo tanto, no afectar a la medición de la tensión de monitorización. Por otro lado, gracias a la impedancia de conexión a masa, es posible, en ausencia de contacto de la mano simultáneamente en el primer y segundo electrodo de contacto manual, tener una tensión de monitorización cero en el segundo electrodo. La medición de una tensión Ve2 cero permite entonces, como se ha indicado anteriormente activar el dispositivo de parada de emergencia, o un simple apagado, para impedir el uso de la herramienta.
Cabe señalar que el usuario puede usar guantes conductores de electricidad si es necesario, especialmente para protegerse del frío. En este caso, se estima que el contacto de la mano con el guante no genera variaciones significativas de impedancia, y en particular mayores que las variaciones de contacto directo de la mano con los electrodos de contacto manual de la interfaz de medición de impedancia.
Otras características y ventajas de la invención se desprenderán de la descripción que sigue con referencia a las figuras de los dibujos. Esta descripción se da a título ilustrativo y no limitativo.
Breve descripción de las figuras
Las figuras 1 y 2 son representaciones simplificadas de un dispositivo de control según la invención con un elemento de control en la posición de reposo.
Las figuras 3 y 4 son representaciones de los dispositivos de las figuras 1 y 2, con un elemento de control en la posición de funcionamiento o de trabajo.
Las figuras 5A, 5B y 5C son respectivamente una perspectiva, una vista lateral y una sección transversal a lo largo de un plano A-A de un pulsador que forma un elemento de control de un dispositivo de control según la invención. Las figuras 6A, 6B y 6C son respectivamente una perspectiva, una vista lateral y una sección transversal a lo largo de un plano B-B de un gatillo de palanca que forma un elemento de control de un dispositivo de control según la invención.
La figura 7 es una representación esquemática funcional que ilustra una posible ejecución de una herramienta motorizada segura según la invención y que utiliza el dispositivo de control.
La figura 8 es una representación esquemática funcional que ilustra otra posible ejecución de una herramienta motorizada segura según la invención y que utiliza el dispositivo de control.
Las figuras se realizan a escala libre.
Descripción detallada de modos de implementación de la invención
En la descripción que sigue, las partes idénticas, similares o equivalentes de las diferentes figuras están marcadas con los mismos signos de referencia para facilitar la remisión de una figura a otra.
Las figuras 1 a 4 muestran un dispositivo de control 10 para una herramienta 12 que comprende un elemento activo, del que sin embargo sólo se muestra un mango 14. El mango se sujeta con la mano de un usuario. El dispositivo de control incluye una interfaz de control de funcionamiento 128.
La interfaz de control de funcionamiento 128 comprende un elemento de control 130 con accionamiento manual y uno o más componentes eléctricos 20 accionados por el elemento de control para proporcionar o modificar una señal de control para accionar el elemento activo.
En las figuras 1 a 4, los componentes eléctricos 20 de la interfaz de control de funcionamiento están simbolizados por un simple interruptor sin prejuzgar, no obstante, la configuración de este elemento que también puede incluir un regulador, una interfaz óptica u otros componentes para formar o modificar una señal de control.
En el caso de una herramienta eléctrica, la señal de control se puede dirigir a una tarjeta eléctrica de alimentación de un motor eléctrico de accionamiento del elemento activo, que gobierna la alimentación eléctrica del motor en función de la señal de control.
En el caso de una herramienta de motor térmico, la interfaz de control de funcionamiento puede ser una interfaz de control eléctrica o mecánica.
Las figuras 1 y 3 muestran un elemento de control 130 que comprende un gatillo de palanca 18 accionable por un dedo de la mano del usuario que agarra el mango. En la figura 1, el dedo toca un área de apoyo manual 22 del elemento de control 130 sin presionar el gatillo de palanca. Esta es una posición de reposo indexada del gatillo de palanca en la que la herramienta está en reposo o en espera.
En la figura 3, el dedo que toca el área 22 de apoyo manual ejerce una presión sobre esta área de apoyo manual.
Hace girar el gatillo de la palanca y la interfaz de control 128 emite o modifica una señal que pone la herramienta en funcionamiento. La posición del elemento de control 130 de la figura 3 se denomina posición de funcionamiento.
De la misma manera, las figuras 2 y 4 muestran un elemento de control 130 que comprende un pulsador 19 accionado también por un dedo de la mano que sostiene el mango. El dedo se representa en contacto con una zona de apoyo manual 22 del elemento de control. La figura 2 corresponde al pulsador en posición de reposo en la que el pulsador sobresale del mango 14. La figura 4 corresponde al elemento de control en una posición de funcionamiento: el pulsador 19 es presionado en el mango 14 por la presión ejercida por el dedo en contacto con la zona de apoyo manual 22.
El pulsador 19 o el gatillo de palanca 18 constituyen el elemento de control 130 con accionamiento manual y forman parte de la interfaz de control de funcionamiento 128, pero también constituyen una interfaz de medición de impedancia 131 descrita a continuación.
Puede observarse que la mano del usuario en la figura 2 está cubierta con un guante eléctricamente conductor 133. Este guante es parte de la interfaz de control de funcionamiento, o, por lo menos, está asociado con él. Permite mejorar el contacto de la mano o el dedo con la interfaz de medición de impedancia 131. Se puede observar que solo la parte del guante en contacto con la interfaz de medición de impedancia podría revestirse con un revestimiento conductor. Sin embargo, el revestimiento conductor no solo está en el exterior del guante para entrar en contacto con la interfaz de medición de impedancia, también está en el interior del guante, para que también entre en contacto con la piel del usuario. El revestimiento conductor exterior y el revestimiento conductor interior se conectan luego eléctricamente para poner la mano del usuario en contacto eléctrico con la interfaz de medición de impedancia. Para evitar un contacto imperfecto entre el revestimiento conductor interior del guante y la piel del usuario, el revestimiento interior conductor no se limita, preferentemente, a la única parte opuesta a la interfaz de medición de impedancia. Es preferible que el guante sea conductor sobre un área grande en contacto con la mano para asegurar una baja impedancia de contacto entre la mano del usuario y el guante, asegurando así una baja impedancia de contacto entre la mano y la interfaz de medición de impedancia.
La interfaz de medición de impedancia 131 comprende esencialmente un primer electrodo de contacto manual 132 y un segundo electrodo de contacto manual 134. Los electrodos de contacto manual de la interfaz de medición de impedancia 131 aparecen mejor en las figuras 5A y 5C así como en las figuras 6A y 6C.
La figura 5A es una perspectiva de una posible realización particular del elemento de control 130 con accionamiento manual y más precisamente de un pulsador 19 que constituye la parte del elemento de control que sobresale de la manija de la herramienta.
La figura 5C es una vista en sección del pulsador a lo largo de una sección A-A indicada en la figura 5B, que representa una vista lateral del pulsador. Muestra que el pulsador tiene un cuerpo central 30 eléctricamente aislante, por ejemplo, de materia plástica, cuyos flancos laterales 32, 34 reciben recubrimientos metálicos que forman los electrodos de contacto manual 132, 134. El cuerpo central 30 también puede incluir o constituir un separador. En este caso, comprende un material absorbente de humedad como una cerámica porosa, o un material hidrófobo como PTFE, PVDF, un revestimiento del tipo de teflón o una espuma de celdas cerradas hecha de un material hidrófobo. La figura 5C muestra el cuerpo central 30 cubierto con dicho separador 31 de teflón.
La referencia 22 indica la zona de apoyo del pulsador 19. Como se muestra en las Figuras 5A, 5B y 5C, el cuerpo central 30 del pulsador está retraído con respecto a los electrodos de contacto manual para proporcionar un relieve hueco 40 entre los electrodos de contacto manual. El relieve hueco se extiende longitudinalmente sobre el pulsador y se extiende sobre la zona de apoyo manual.
Volviendo a las figuras 1 a 4, se puede observar que durante el accionamiento del elemento de control 130 el dedo del usuario se extiende perpendicularmente al relieve hueco 40 para interconectar los electrodos de contacto manual.
Las figuras 6A, 6B y 6C muestran otra posible realización del elemento de control 130 con accionamiento manual en el que este último comprende un gatillo de palanca 18. La palanca 18 tiene un eje de pivotamiento 50 y está montada en un pivote de la herramienta, no mostrado. Se observa aquí que el pivote de la herramienta está hecho de un material plástico o una cerámica aislante, para no conectar eléctricamente los electrodos de contacto manual. El pivote también puede estar hecho de material metálico. En este caso, sin embargo, los electrodos están configurados para no entrar en contacto con el pivote, para no estar conectados eléctricamente por el pivote.
Las figuras 6A y 6C muestran que la palanca 18 comprende un cuerpo central 30 cuyos lados opuestos reciben recubrimientos metálicos que forman los electrodos de contacto manual 132, 134. El cuerpo central está hecho de un material eléctricamente aislante, por ejemplo, un material plástico. Un primer relieve hueco 40 se presenta en forma de una ranura longitudinal. Esta atraviesa longitudinalmente una primera cara 52 de la palanca 18, formando el área de apoyo manual 22. El primer relieve hueco 40 se extiende entre los electrodos de contacto manual 132, 134 y en paralelo a los electrodos de contacto manual. Está formado por una retirada del cuerpo central 30 con respecto a la zona de apoyo manual 22.
La figura 6C muestra una sección de la palanca 18 a lo largo de una sección B-B indicada en la figura 6B, que representa una vista lateral de la palanca. Como lo muestra la figura 6C, un segundo relieve hueco 42 se extiende de manera similar sobre una segunda cara 54 opuesta a la primera cara 52, también recorriendo la palanca longitudinalmente entre los electrodos de contacto manual. En el ejemplo de la figura 6C, el cuerpo central 30 está hecho completamente de un material eléctricamente aislante que absorbe la humedad o un material hidrófobo eléctricamente aislante. Por tanto, constituye un separador 31 en el sentido de la invención.
La figura 7 muestra esquemáticamente una herramienta motorizada de seguridad 12 provista de un dispositivo de parada de emergencia y que usa un dispositivo de control como se describió anteriormente. La herramienta 12 está provista de un elemento activo 112. Se trata, por ejemplo, de una podadora eléctrica cuyo elemento activo es un elemento de corte formado por una hoja móvil que puede cerrarse en un gancho, para cortar una rama o una ramita atrapada entre la hoja y el gancho. La hoja y el gancho son partes metálicas y conductoras de electricidad. Opcionalmente, se pueden cubrir con una capa de polímero eléctricamente aislante 113 para protegerlas de la corrosión y facilitar su deslizamiento entre sí.
El elemento activo 112 está conectado eléctricamente a la masa 118 de la herramienta constituyendo un potencial de referencia.
La herramienta 12 comprende además un motor de accionamiento eléctrico 120 conectado mecánicamente al elemento activo 112, por un mecanismo de transmisión 122.
El motor de accionamiento 120 está asociado con una alimentación eléctrica 124 y con una tarjeta electrónica 126 de control del motor. La tarjeta electrónica de control 126 recibe señales de la interfaz de control de funcionamiento 128 del dispositivo de control 10. La interfaz de control de funcionamiento comprende el elemento de control 130 con accionamiento manual que se muestra esquemáticamente.
Un dispositivo de parada de emergencia 140 del motor de accionamiento eléctrico 120 de la herramienta está gobernado por dos circuitos eléctricos 142, 144. Los circuitos eléctricos 142, 144 incluyen componentes de la herramienta, y en particular el elemento activo 112, pero también pueden incluir partes del cuerpo de un ser humano que usa la herramienta.
El primer circuito eléctrico 142 comprende en serie, un componente que forma una primera impedancia eléctrica 152, un primer electrodo de contacto manual 132 y el elemento activo 112.
La primera impedancia eléctrica 152, cuyo valor se indica Z1 puede ser un componente electrónico simple, como una resistencia eléctrica. Su valor se define preferentemente igual o superior a 100 kü.
El primer circuito eléctrico 142 es normalmente un circuito abierto que tiene, por lo tanto, una impedancia global casi infinita.
Cuando un usuario toca la interfaz de medición de impedancia 131 del dispositivo de control 10, su mano entra en contacto con los electrodos de contacto manual 132, 134 y, por tanto, con el primer electrodo de contacto manual 132. El primer circuito eléctrico 142 permanece abierto.
En cambio, cuando el usuario también toca el elemento activo 112, por ejemplo, con un dedo de su mano libre, cierra el primer circuito eléctrico 142. En este caso, la primera impedancia eléctrica 152 está sucesivamente en serie con el primer electrodo de contacto manual 132, una impedancia de contacto 160 de la mano o del dedo del usuario con el primer electrodo de contacto manual 132, una impedancia 162 del cuerpo del usuario, una impedancia de contacto 164 del dedo con el elemento activo 112, y finalmente el propio elemento activo 112. Aquí se puede señalar que, en el caso de que la herramienta 12 sea una podadora, el circuito también se cerraría si el usuario tocara indirectamente el elemento activo 112, en este caso una hoja, a través de un conductor como una rama, un sarmiento de vid o incluso un alambre de enrejado que está siendo cortado. Esta situación solo añade una impedancia adicional en el circuito y no cuestiona el funcionamiento. Por simplificación, a continuación, se comentará únicamente el caso de contacto directo del dedo con el elemento activo.
Los valores de la impedancia de contacto 160 de la mano o del dedo que tocan la interfaz de medición de impedancia, de la impedancia 162 del cuerpo y de la impedancia de contacto 164 del dedo con el elemento activo se indican respectivamente Zm-i , Zc y Zd.
Entonces, cuando el primer circuito está cerrado, una impedancia total Z142 es tal que:
Z142- Zi+Zm1+Zc+Zd
Aquí se desprecian la impedancia del cableado y la del elemento de corte.
Se proporciona un dispositivo para medir una característica de impedancia del primer circuito eléctrico. En el ejemplo de realización de la figura 7, comprende un generador eléctrico 156 en forma de fuente de corriente alterna, en serie con el primer circuito 142, y un voltímetro 158 conectado en paralelo con la primera impedancia 152. El valor de tensión medido por el voltímetro es, en este caso, la característica de impedancia del primer circuito, en el sentido de la invención.
Un segundo circuito eléctrico 144 comprende la primera impedancia eléctrica 152, el primer electrodo de contacto manual 132, el segundo electrodo de contacto manual 134 y una segunda impedancia eléctrica 154.
Al igual que la primera impedancia eléctrica, la segunda impedancia eléctrica puede estar formada por un componente electrónico como una resistencia simple de un valor definido, preferentemente superior a 100 kü. Su valor de impedancia, ya sea real o complejo, se indica Z2.
El segundo circuito eléctrico también es un circuito abierto cuando el usuario no toca la interfaz de medición de impedancia 131 de la herramienta 12. De hecho, los electrodos de contacto manual 132, 134 están eléctricamente aislados entre sí.
En cambio, cuando el usuario coloca un dedo o su mano en la interfaz de medición de impedancia 131 del elemento de control 130, su dedo o su mano conectan eléctricamente el primer y el segundo electrodo de contacto manual 132, 134 de la interfaz de medición de impedancia 131. Una impedancia de contacto 160 de la mano o del dedo del usuario con el primer electrodo de contacto manual 132, de valor Zm-i , y una impedancia de contacto 161, con un valor indicado Zm2 de la mano o del dedo del usuario con el segundo electrodo 134 de contacto manual de la interfaz de medición de impedancia 131 se añaden luego en serie en el segundo circuito.
En este caso, la impedancia Z144 del segundo circuito eléctrico 144 es tal que:
Z144 - Z1 Z2 Zm1+ Zm2
Ahora bien, los valores Zmi y Zm2 se emiten a partir de contactos de la misma naturaleza y, por tanto, sus variaciones son similares. Lo mismo ocurre con el valor de Zd en el primer circuito y cada circuito comprende así dos valores de impedancia de contacto de la misma naturaleza. Una comparación de Z142 y Z144 permite entonces superar las variaciones en las impedancias de contacto con los electrodos de contacto manual, y medir la ocurrencia de un contacto del dedo del usuario con el elemento activo 112 evaluando Zc y Zd con respecto a Z2 y Zm2.
También se proporciona un dispositivo de medición para establecer una característica de impedancia del segundo circuito eléctrico. Se trata, en el ejemplo de realización descrito, del generador eléctrico 156 y del voltímetro 158 ya mencionados y también usados en conexión con el primer circuito eléctrico 142. La tensión medida en los terminales de la primera impedancia eléctrica 152 es un valor de la característica del segundo circuito eléctrico 144.
Como se proporciona un único dispositivo de medición para medir las características de impedancia del primer y segundo circuitos eléctricos 142,144, se proporciona una medición alternativa.
A tal efecto, el segundo circuito eléctrico 144 comprende un interruptor 170 que permite abrir o cerrar el segundo circuito eléctrico. El interruptor 170 puede ser de tipo electromecánico, o, preferentemente, un interruptor electrónico de transistor.
El interruptor 170 está subordinado a la interfaz de control de funcionamiento 128 para cerrarse en la posición de reposo y para abrirse en la posición de funcionamiento.
En ausencia de control de funcionamiento, el riesgo de cortar al usuario por el elemento activo es bajo o inexistente. El primer circuito se abre asumiendo que el usuario no toca el elemento activo 112. El interruptor 170 del segundo circuito se cierra entonces y permite una medición de la característica del segundo circuito eléctrico 144. Sin embargo, se puede medir una característica eléctrica de valor singular en el caso en que el usuario no toque simultáneamente los dos electrodos de contacto manual y, por lo tanto, cuando el circuito 144 esté abierto a pesar del cierre del interruptor 170.
Cuando el usuario acciona el elemento de control 130, por ejemplo, presionando un pulsador o un gatillo de palanca, el interruptor 170 del segundo circuito eléctrico 144 está abierto para permitir una medición de la característica de impedancia del primer circuito eléctrico 142.
En cada medición de la característica de impedancia del segundo circuito eléctrico 144, el valor de esta característica de impedancia, o un valor proporcional a la característica de impedancia, se actualiza y se guarda en una memoria 172 hasta una siguiente medición. Las mediciones de la característica de impedancia del segundo circuito eléctrico 144 y la actualización de la memoria 172 pueden realizarse en cada cierre del interruptor 170 del segundo circuito eléctrico, o en intervalos de tiempo predeterminados cuando dicho interruptor permanece cerrado.
El valor almacenado constituye una característica de umbral.
La memoria 172 está conectada a una entrada de un comparador 174 para proporcionar la característica de umbral como valor de referencia.
Una segunda entrada del comparador 174 recibe la característica de impedancia del primer circuito eléctrico durante un control de funcionamiento, es decir, cuando el interruptor 170 del segundo circuito eléctrico 144 está abierto.
La característica de impedancia del primer circuito eléctrico se compara así con el valor umbral.
Una salida del comparador 174 está conectada a la tarjeta electrónica de control 126 del motor de accionamiento 120. Si el valor de umbral es superado por un valor superior o inferior, según la característica de impedancia elegida, el comparador emite una señal en la dirección de la tarjeta electrónica de control del motor de accionamiento. La señal de parada es utilizada por la tarjeta electrónica para activar una parada de emergencia del motor de accionamiento y de la operación de corte. La parada de emergencia puede incluir, por ejemplo, una apertura de un circuito de alimentación eléctrica del motor de accionamiento, o un pilotaje del motor para bloquear el movimiento del elemento de corte. Accesoriamente, el comparador también puede emitir dicha señal de parada en el caso de la presencia de un valor singular en la memoria 172, lo que significa un defecto de contacto simultáneo de los dos electrodos de contacto manual de la interfaz de medición de impedancia 131. De hecho, es probable que tal situación comprometa la detección de un contacto inesperado del usuario con el elemento activo.
Por tanto, la tarjeta electrónica de control 126 del motor de accionamiento forma parte del dispositivo de parada de emergencia 140. El dispositivo de parada de emergencia también puede incluir un interruptor 127 de apertura de un circuito de alimentación eléctrica del motor de accionamiento.
En una forma de realización particularmente sencilla de la herramienta de corte, la primera impedancia eléctrica 152 y la segunda impedancia eléctrica 154 se pueden establecer en el mismo valor Z1 = Z2, del orden de 100 kü o 200 kü. Estos valores son claramente mayores que una impedancia estimada del cuerpo humano y una impedancia estimada de contacto del dedo con el elemento de corte.
Se estima que la impedancia del cuerpo humano es inferior a 10 kü. Lo mismo se aplica a la impedancia de contacto del dedo con el elemento activo, que se estima en menos de 10 kü, y más bien en un orden de magnitud de 1 kü, especialmente después de una lesión incipiente.
En este ejemplo de realización, la característica de umbral Zumbral retenida es la impedancia medida del segundo circuito directamente, es decir:
Zumbral=Z144=Z1+Z2+ZM1+ZM2
Cuando el primer circuito electrónico está abierto, su impedancia Z142 es casi infinita y Z--42>Zumbral
En cambio, cuando el usuario toca simultáneamente la interfaz de medición de impedancia 131 y el elemento activo 112, la impedancia del primer circuito eléctrico se convierte en:
El comparador 174 compara así: Z-i+ZM-i+Zr+Zn y Z1+Zm1+Zm?+Z?.
Eliminando Z1 y Zmi en las dos impedancias totales, esto equivale a comparar la suma de la impedancia del cuerpo del usuario y de la impedancia de contacto con el elemento activo con la impedancia eléctrica Z2, aumentada de un valor Zm2.
De este modo, como Z2 se elige mayor que la suma de los valores estimados de Zc y Zn, la suma ZM+Z2 es mayor que la suma de Zc y Zn y entonces tenemos: Zi42<Zumbral
Se cruza el umbral y el comparador emite una señal de parada de emergencia.
La referencia 176 designa un electrodo de control conectado eléctricamente al elemento activo 112. Está diseñado para permitir una prueba de parada de emergencia sin tocar el elemento activo. Es suficiente de hecho que el usuario, al tocar la interfaz de medición de impedancia, toque simultáneamente el electrodo de control 176 con su mano libre para activar una parada de emergencia. La tarjeta electrónica de control 126 puede configurarse opcionalmente para requerir dicha operación de control periódica, para garantizar el correcto funcionamiento del dispositivo de parada de emergencia.
También se proporciona un circuito de monitorización 178 del potencial del elemento de corte. Está construido alrededor de un voltímetro y también está conectado a la tarjeta electrónica de control 126 del motor de accionamiento eléctrico 120 para provocar una parada de emergencia cuando un potencial eléctrico del elemento de corte se vuelve diferente de un valor de ajuste. En el ejemplo de realización ilustrado, se comprueba que el potencial eléctrico del elemento de corte se encuentra en el potencial de referencia de la herramienta.
Otra posible realización de la herramienta 12 se ilustra en la figura 8 y se describe a continuación.
La herramienta 12 de la figura 8 tiene un cierto número de elementos en común con la de la figura 7, cuya descripción no se repite en este caso. Es posible hacer referencia a la figura 7 y a la descripción anterior.
Un dispositivo de parada de emergencia 140 del motor de accionamiento eléctrico 120 de la herramienta 12 está gobernado por un circuito eléctrico de monitorización 143. En cuanto a la herramienta de la figura 7, el circuito eléctrico de monitorización 143 incluye componentes de la herramienta 112, pero también puede incluir partes del cuerpo de un ser humano que usa la herramienta.
El circuito eléctrico de monitorización 143 comprende, en particular, en serie, una impedancia de ajuste 152, el primer electrodo 132 de contacto manual de la interfaz de medición de impedancia 131, el elemento activo 112 y un generador eléctrico 156 de una corriente de monitorización. El generador eléctrico puede ser una fuente de tensión o de corriente. Se trata, por ejemplo, de una pila eléctrica o una batería eléctrica. La impedancia de ajuste 152 se puede formar a partir de uno o más componentes eléctricos cuyo valor de impedancia eléctrica Z1 es conocido. Opcionalmente se puede incluir en el generador eléctrico 156. Se trata, por ejemplo, de una resistencia eléctrica con un valor, por ejemplo, de 100 kü. Sin embargo, su valor no es crítico. Puede estar comprendido, por ejemplo, entre 1 O y 200 kü. Una medición de la tensión V1 en los terminales de la impedancia de ajuste 152 permite determinar la corriente de monitorización ls que circula en el circuito de monitorización.
La impedancia de ajuste 152 no es necesaria cuando el generador eléctrico 156 es una fuente de corriente. Cuando el circuito eléctrico de monitorización 143 está cerrado, el generador suministra entonces una corriente de valor definido ls. En el resto de la descripción, el generador se considera una fuente de tensión, sin prejuzgar, no obstante, la posibilidad de sustituirlo por una fuente de corriente.
En ausencia de contacto con un usuario, el circuito eléctrico de monitorización 143 es normalmente un circuito abierto que tiene, en consecuencia, una impedancia global casi infinita y una corriente cero.
Cuando un usuario toca la interfaz de medición de impedancia 131, su mano o su dedo entran en contacto con los electrodos de contacto manual 132, 134 y, por tanto, con el primer electrodo de contacto manual 132. El primer circuito eléctrico 143 permanece abierto.
En cambio, cuando el usuario también toca el elemento activo 112, por ejemplo, con un dedo de su mano libre, cierra el circuito eléctrico de monitorización 143. En este caso, la impedancia de ajuste 152 está sucesivamente en serie con el primer electrodo de contacto manual 132, una impedancia de contacto 160 de la mano o del dedo del usuario con el primer electrodo de contacto manual 132, una impedancia 162 del cuerpo del usuario, una impedancia de contacto 164 del dedo del usuario con el elemento activo 112, y, finalmente el elemento activo 112.
Los valores de la impedancia de contacto 160 de la mano o del dedo con el primer electrodo de contacto manual 162, de la impedancia 162 del cuerpo y de la impedancia de contacto 164 del dedo con el elemento activo se indican respectivamente Zm-i , Zc y Zd.
Entonces, cuando el primer circuito está cerrado, una impedancia total Zt es tal que:
Zt- Zi+Zmi+Zc+Zd
Aquí se desprecian la impedancia del cableado y la del elemento activo.
También se desprecia la impedancia del generador eléctrico 156, que se considera aquí como una fuente de tensión. Cuando el circuito eléctrico de monitorización 143 está cerrado, el generador 156 hace circular una corriente de monitorización Is en el circuito.
El valor de la corriente ls puede ser predefinido por el generador de corriente cuando incluye una fuente de corriente. También se puede determinar a partir de una medición de tensión tomada a través de los terminales de la impedancia de ajuste 152 cuando el generador comprende una fuente de tensión, por ejemplo. La medición de tensión V i en los terminales de la impedancia de ajuste 152, de valor Zi, se realiza mediante un voltímetro integrado 153.
Un dispositivo de medición de tensión 145, por ejemplo, otro voltímetro integrado, está conectado entre la masa 118 de la herramienta 12 y el segundo electrodo 134 de contacto manual. Mide un potencial VE2, o más precisamente una tensión de monitorización VE2 entre la masa 118 y el segundo electrodo de contacto manual 134.
La tensión de monitorización VE2, así como la tensión emitida por el voltímetro integrado 153 se suministran a una unidad de gestión digital 175.
La unidad de gestión digital, por ejemplo, un microcontrolador o un circuito integrado específico, le permite realizar varias operaciones.
Una primera operación consiste en calcular la corriente de monitorización ls realizando una relación V1/Z1.
Una segunda operación puede consistir en calcular un valor de impedancia Z a partir de la tensión de monitorización y de la corriente de monitorización. Refiriéndose a la descripción anterior, se recuerda que:
Z=Zc+Zd= VE2 / Is.
Por último, y de manera principal, la unidad de gestión digital 175 constituye un comparador.
En particular, se puede utilizar para comparar el valor de impedancia Z con el valor de umbral Zumbral que aumenta un valor de impedancia del cuerpo humano.
También se puede utilizar para comparar la tensión de monitorización VE2 con la tensión de umbral Vumbral tal que Vumbral = Zumbral x ls.
Cuando la tensión cae por debajo del valor de umbral de tensión o cuando la impedancia cae por debajo del valor de umbral de impedancia, la característica eléctrica de umbral se cruza respectivamente y se activa la parada de emergencia.
Las comparaciones pueden realizarse en otros parámetros función de los parámetros antes mencionados y también calculados por la unidad de gestión digital 175. Es posible comparar conductancias en lugar de impedancias, por ejemplo.
Después de la comparación, y cuando se cruza la característica eléctrica de umbral, por valores superiores o inferiores en función de la característica elegida, se activa el dispositivo de parada de emergencia 140.
Las características eléctricas de umbral utilizadas por el comparador de la unidad de gestión digital, por ejemplo, los valores Vumbral o Zumbral, pueden almacenarse en una memoria 172 asociada con la unidad de gestión digital 175.
En el ejemplo de la figura 8, el dispositivo de parada de emergencia también comprende la tarjeta electrónica 126 de control del motor de accionamiento eléctrico 120. La tarjeta electrónica de control 126 recibe la señal de parada de emergencia indicada por un enlace de trazo mixto. En este caso, la tarjeta electrónica de control del motor está configurada para activar un movimiento del motor de accionamiento capaz de contrarrestar el movimiento del elemento activo 112 y/o para provocar un frenado electromagnético del motor y del elemento activo utilizando los circuitos inductivos del motor eléctrico.
Se obtiene así una parada casi instantánea del movimiento de la herramienta activa.
Después de detener la herramienta de corte 112, también se puede cortar la alimentación eléctrica. Puede realizarse mediante un interruptor 127, y en particular un interruptor de transistor, pilotado por la unidad de gestión digital 175.
Cabe señalar que la unidad de gestión digital 175, y en particular el comparador que constituye, así como la tarjeta electrónica 126 de control del motor de accionamiento 120, se pueden realizar como un solo componente integrado.
La referencia 180 denota una impedancia de conexión a masa. En el ejemplo de la figura 8, esta es una resistencia eléctrica de más de 1 MQ conectada entre el segundo electrodo de contacto manual 134 y la masa 118 de la herramienta 12. Permite evitar una tensión flotante del segundo electrodo de contacto manual 134. También permite ajustar la tensión del segundo electrodo de contacto manual 134 a un valor cero cuando el segundo electrodo de contacto manual no está en contacto con la mano o el dedo del usuario.
La medición de una tensión de monitorización cero por el dispositivo de medición de tensión 145 puede por tanto ser utilizada por la unidad de gestión digital 175 para impedir el funcionamiento de la herramienta o para provocar una parada de emergencia. En el ejemplo de la figura 8, la alimentación eléctrica al motor de accionamiento 120 puede inhibirse simplemente en el caso de medir una tensión de monitorización cero.
Esto permite, por ejemplo, impedir el funcionamiento de la herramienta cuando es manipulada por un usuario que lleva guantes aislantes, lo que evitaría la detección del contacto con el elemento de corte.
Casi no pasa ninguna corriente a través de la impedancia de conexión a masa 180 o el dedo del usuario en contacto con el segundo electrodo de contacto manual 134 de la interfaz de medición de impedancia 131. De este modo, el potencial VE2 medido en el segundo electrodo de contacto manual 134 es casi idéntico a un potencial Vc que se mediría entre un punto ficticio C dentro del cuerpo del usuario que toca la interfaz de medición de impedancia 131 y el elemento activo 112, y por lo tanto la masa de la herramienta.
La referencia 176 designa un electrodo de control conectado eléctricamente al elemento de corte 12 de la manera ya descrita con referencia a la figura 7.
También se proporciona un circuito de monitorización 178 del potencial del elemento de corte. Está construido alrededor de un voltímetro y también está conectado a la tarjeta electrónica de control 126 del motor eléctrico 120 para provocar una parada de emergencia cuando un potencial eléctrico del elemento activo 112 se vuelve diferente de un valor de ajuste. En el ejemplo de realización ilustrado, se comprueba que el potencial eléctrico del elemento de corte se encuentra en el potencial de masa de la herramienta. El voltímetro puede ser un componente integrado que forme parte de la misma tarjeta electrónica que la unidad de gestión digital.
En la descripción anterior, el motor de accionamiento del elemento activo es un motor eléctrico. Cuando el motor de accionamiento es un motor térmico, la tarjeta electrónica de control 126 puede ser reemplazada por una tarjeta de control de la alimentación de combustible y/o del encendido. Cuando el motor de accionamiento es un motor térmico, un freno electromagnético o electromecánico que actúa sobre el motor 120, la transmisión 122 o directamente sobre el elemento activo 112 se puede pilotar por el comparador 174 de la figura 7 o por la unidad de gestión digital 175 de la figura 8 para provocar una parada de emergencia rápida. El freno electromagnético o electromecánico no se representa en las figuras.
En el caso de un motor de accionamiento eléctrico, el frenado electromagnético puede ser accionado directamente por el propio motor 120, por ejemplo, cortocircuitando sus fases.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Dispositivo de control para herramienta motorizada, que comprende:
- una interfaz de control de funcionamiento (128), provista de un elemento de control (130) con accionamiento manual, que presenta una zona de apoyo manual (22), para un desplazamiento del elemento de control entre una posición de reposo y al menos una posición de funcionamiento, caracterizado por
- una interfaz de medición de impedancia (131) de seguridad, que comprende un primer electrodo de contacto manual (132) y un segundo electrodo de contacto manual (134), eléctricamente aislados entre sí,
y en el que los electrodos de contacto manual (132, 134) se proporcionan en el elemento de control (130) y se extienden sobre la superficie de apoyo manual (22) del elemento de control.
2. Dispositivo según la reivindicación 1, en el que el elemento de control (130) tiene al menos uno de un primer relieve hueco (40) y un separador eléctricamente aislante (31) que comprende un material seleccionado entre un material que absorbe la humedad y un material hidrófobo, el primer relieve hueco (40), respectivamente el separador (31), extendiéndose sobre la zona de apoyo manual (22), entre el primer electrodo de contacto manual (132) y el segundo electrodo de contacto manual (134).
3. Dispositivo según la reivindicación 2, en el que el primer relieve hueco (40) es un relieve de bordes angulares.
4. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 2 o 3, en el que el elemento de control (130) tiene una forma alargada y en el que el primer y segundo electrodo de contacto manual (132, 134), y dicho primer relieve hueco (40), se extienden longitudinalmente sobre el elemento de control (130).
5. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, en el que el elemento de control (130) comprende uno de un gatillo de palanca (18) y un pulsador (19).
6. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, en el que el elemento de control (130) comprende una palanca (18), en el que el primer relieve hueco (40) se extiende por una primera cara (52) de la palanca que forma la zona de apoyo manual (22).
7. Dispositivo según la reivindicación 6, en el que la palanca (18) comprende al menos un segundo relieve hueco (42) que se extiende sobre una segunda cara (54) de la palanca, opuesta a la primera cara (52) de la palanca.
8. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, en el que el elemento de control comprende un cuerpo central (30, 31) de material eléctricamente aislante y recubrimientos de material eléctricamente conductor adheridos a los flancos laterales del cuerpo central, formando los recubrimientos respectivamente el primer electrodo de contacto manual (132) y el segundo electrodo de contacto manual (134) de la interfaz de medición de impedancia (131).
9. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que la interfaz de medición de impedancia (131) comprende además al menos un guante eléctricamente conductor (133) usado por un usuario del dispositivo de control.
10. Herramienta motorizada segura (12) que comprende:
un elemento activo (112) eléctricamente conductor,
- un dispositivo de control (10),
- un motor (120) de accionamiento del elemento activo
- un dispositivo de monitorización (131, 142, 143, 144, 174, 175) con un comparador de características eléctricas, sensible al contacto de un usuario con el elemento activo (112),
- un dispositivo de parada de emergencia para el elemento activo (120, 126, 127), pilotado por el dispositivo de monitorización,
caracterizada por que :
- el dispositivo de control (10) es conforme con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9,
- el motor de accionamiento del elemento activo se controla a través de la interfaz de control de funcionamiento (128) del dispositivo de control (10) y
- el dispositivo de monitorización comprende la interfaz de medición de impedancia (131) de seguridad del dispositivo de control (10).
11. Herramienta según la reivindicación 10, en la que el dispositivo de monitorización comprende:
- un primer circuito eléctrico (142) que comprende el primer electrodo de contacto manual (132), una primera impedancia eléctrica (152) y el elemento activo (112), pudiendo cerrarse el primer circuito eléctrico (142), durante el contacto simultáneo del usuario con dicho primer electrodo de contacto manual (132) y el elemento activo (112), - un segundo circuito eléctrico (144) que comprende el primer y el segundo electrodo de contacto manual (132, 134), la primera impedancia eléctrica (152) y una segunda impedancia eléctrica (154), pudiendo cerrarse el segundo circuito eléctrico durante un contacto simultáneo del usuario con el primer y el segundo electrodo de contacto manual (132, 134),
- al menos un dispositivo de medición (156, 158) de una característica de impedancia del primer circuito eléctrico y una característica de impedancia del segundo circuito eléctrico,
- un comparador (174) de la característica de impedancia del primer circuito eléctrico (142) y de al menos una característica de umbral función de la característica de impedancia del segundo circuito eléctrico (144), estando conectado el comparador al dispositivo de parada de emergencia, para provocar una parada de emergencia (120, 126, 127) si se cruza la característica de umbral.
12. Herramienta según la reivindicación 11, en la que el segundo circuito eléctrico (144) comprende un interruptor (170), siendo pilotado el interruptor por la interfaz de control de funcionamiento (128) para abrir el segundo circuito (144) cuando el elemento de control (130) está en la posición de funcionamiento, y para cerrar el segundo circuito cuando el elemento de control (130) está en la posición de reposo, estando configurado el dispositivo de medición (156, 158) para medir una característica de impedancia del primer circuito eléctrico (142) cuando el segundo circuito eléctrico (144) está abierto y para medir una característica de impedancia del segundo circuito eléctrico (144) cuando el segundo circuito eléctrico (144) está cerrado.
13. Herramienta según la reivindicación 10, en la que el dispositivo de monitorización comprende:
- un circuito eléctrico de monitorización (143) que comprende el primer electrodo de contacto manual (132) y el elemento activo (112), el circuito eléctrico de monitorización siendo susceptible de estar cerrado, durante el contacto simultáneo del usuario con dicho primer electrodo de contacto manual (132) y con el elemento activo (112),
- un generador eléctrico (156) de una corriente de monitorización en el primer circuito eléctrico,
- un dispositivo de medición (145) de una tensión de monitorización entre el elemento activo (112) y el segundo electrodo de contacto manual (134),
- un comparador (175) de al menos una característica eléctrica de monitorización función de la tensión de monitorización y de una característica eléctrica de umbral función de un valor de impedancia que aumenta un valor de impedancia de conducción del cuerpo humano, estando el comparador (175) conectado al dispositivo de parada de emergencia (120, 126, 127) para provocar una parada de emergencia cuando la característica eléctrica de monitorización cruza la característica eléctrica umbral.
14. Herramienta según la reivindicación 13, en la que la característica eléctrica de monitorización es una tensión función de la tensión de monitorización y en la que la característica eléctrica de umbral es una tensión de umbral función del valor de impedancia que aumenta un valor de impedancia de conducción del cuerpo humano y de la corriente de monitorización.
15. Herramienta según una cualquiera de las reivindicaciones 12 a 14, en la que la característica eléctrica de monitorización es una de las siguientes:
- una tensión igual a la tensión de monitorización, o función de la tensión de monitorización, siendo la característica eléctrica umbral igual al producto del valor de impedancia que aumenta un valor de impedancia de conducción del cuerpo humano y de la corriente de monitorización,
- un valor de impedancia función de la tensión de monitorización y de la corriente de monitorización, siendo la característica de umbral un valor de impedancia función del valor de impedancia que aumenta un valor de impedancia de conducción del cuerpo humano,
- una relación entre la tensión de monitorización y la corriente de monitorización, siendo la característica de umbral igual al valor de impedancia que aumenta un valor de impedancia de conducción del cuerpo humano.
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